Komponenty 3D modelu - vrcholy, hrany, mnohoúhelníky a další

3D modely jsou jedním ze základních stavebních bloků 3D počítačové grafiky. Bez nich by nebyla žádná počítačová animace - ne Příběh hraček , Ne Wall-E , žádný velký zelený ošklivý.

Neexistují 3D hry, což znamená, že jsme nikdy nemuseli prozkoumat Hyrule Ocarina času , a hlavní šéf nebyl nikdy na Halo. Nebyla by žádná Transformátory filmy (alespoň tak, jak je dnes známe) a auto reklamy nemohou vypadat tak skvěle, jako dnes.

Každý objekt, postava a prostředí v každém animovaném filmu nebo 3D videohře se skládá z 3D modelů. Takže ano, jsou ve světě CG velmi důležité.

Co je to 3D model?

3D model je matematická reprezentace jakéhokoli trojrozměrného objektu (skutečného nebo představeného) v 3D softwarovém prostředí. Na rozdíl od 2D obrazu mohou být 3D modely zobrazeny ve specializovaných softwarových sadách z jakéhokoli úhlu a mohou být zmenšeny, otočeny nebo volně modifikovány. Proces vytváření a tvarování 3D modelu je známý jako 3D modelování.

Typy 3D modelů

Existují dva primární typy 3D modelů, které se používají ve filmovém a herním průmyslu, přičemž nejzřetelnější rozdíly jsou v tom, jak jsou vytvářeny a manipulovány (existují také rozdíly v podkladových matematikách, ale to je méně důležité až do konce -uživatel).

1. NURBS Povrch: Nehomogenní racionální B-spline nebo povrch NURBS je hladký model povrchu vytvořený pomocí Bezierových křivek (jako 3D verze nástroje MS Paint pen). Pro vytvoření povrchu NURBS umělec kreslí dvě nebo více křivek do 3D prostoru, které lze manipulovat s pohyblivými úchyty řízenými vrcholy (CV) podél osy x, y nebo z.
   1. Softwarová aplikace interpoluje prostor mezi křivkami a vytváří hladkou síť mezi nimi. Povrchy NURBS mají nejvyšší úroveň matematické přesnosti, a proto se nejčastěji používají při modelování pro strojírenský a automobilový design.
2. Polygonální model: Vícejazyčné modely nebo "oka", jak se často nazývají, jsou nejběžnější formou 3D modelu, který se nachází v animačním, filmovém a herním průmyslu. Budou se zaměřovat na zbytek článek.

Komponenty polygonálního modelu

• Tváře: Definující charakteristikou polygonálního modelu je, že (na rozdíl od NURBS povrchů) jsou polygonální sítě tvář , což znamená, že povrch 3D modelu se skládá ze stovek nebo tisíc geometrických tváří.

V dobrém modelování jsou polygony buď čtyřstranné ( quads - norma v charakteru / organické modelování) nebo třístranná ( tris - používá se častěji při modelování her). Dobří modeláři usilují o efektivnost a organizaci, snaží se udržet počet polygonů co nejmenší pro zamýšlený tvar. Počet polygonů v síti se nazývá polypočet, zatímco je nazývána hustota polygonu rozlišení. Nejlepší 3D modely mají vysoké rozlišení? kde je třeba více detailů - jako jsou ruce nebo tvář charakteru a nízké rozlišení v oblastech s malými detaily oka. Typicky platí, že čím vyšší je rozlišení modelu, tím lépe se objeví v konečném vykreslení. Ostrosti s nižším rozlišením vypadají rozbitně (nezapomeňte Mario 64 ?).

• Hrany: Hrana je jakýkoli bod na povrchu 3D modelu, kde se setkávají dvě polygonální tváře.
• Vertices: Průsečík tří nebo více okrajů se nazývá vrchol ( pl. vrcholy ). Manipulace vrcholů na ose x, y a z (nejvíce obyčejná technika pro tvarování polygonálních sítí do konečného tvaru v tradičních modelech jako jsou Maya, 3Ds Max atd. (Techniky jsou velmi, velmi odlišné při tvorbě aplikací jako ZBrush nebo Mudbox.)

Polygonální modely jsou velmi podobné geometrickým tvarům, které jste pravděpodobně na střední škole učil. Stejně jako základní geometrická kostka se skládají 3D polygonální modely tváře, hrany a vrcholy. Ve skutečnosti většina složitých 3D modelů začíná jako jednoduchý geometrický tvar, jako je kostka, koule nebo válec. Tyto základní 3D tvary jsou volány objektové primitivy. Primitiva mohou být následně modelovány, tvarovány a manipulovány s jakýmkoli předmětem, který se umělec snaží vytvořit (stejně jako bychom chtěli jít do detailů, pokryjeme proces 3D modelování v samostatném článku).

K dispozici je ještě jedna součást 3D modelů, která je třeba řešit:

Textures a Shadery

Bez textur a shaderů by 3D model nevypadal moc. Ve skutečnosti byste to vůbec neviděli. I když textury a shadery nemají nic společného s celkovým tvarem 3D modelu, mají vše společné s jeho vizuálním vzhledem.

• Shadery: Shader je sada instrukcí aplikovaných na 3D model, který umožňuje počítači vědět, jak má být zobrazen. Ačkoli mohou být stínicí sítě kódovány ručně, většina 3D softwarových balíčků má nástroje, které umoľňují umělci velmi snadno vyladit parametry shaderu. Pomocí těchto nástrojů může umělec ovládat způsob, jakým povrch modelu interaguje se světlem, včetně opacity, odrazivosti, zrcadlového osvětlení (glossiness) a desítek dalších.
• Textury: Textury také výrazně přispívají k vizuálnímu vzhledu modelu. Textury jsou dvourozměrné obrazové soubory, které lze mapovat na 3D ploše modelu procesem známým jako mapování textury . Textura se může pohybovat v rozmezí od jednoduchých plochých barev až po zcela fotorealistické detaily povrchu.

Textrování a stínování jsou důležitým aspektem počítačového grafického pipeline a stává se dobrá při psaní shaderových sítí nebo vytváření texturních map je specialitou, která je sama o sobě pravda. Umělci s textem a shaderem jsou stejně důležití v celkovém vzhledu filmu nebo obrazu jako modeláři nebo animátoři.

Na závěr

Doufejme, že v tomto okamžiku víte trochu víc o 3D modelech a jejich primárních charakteristikách. V jejich jádru jsou 3D modely jen složitými geometrickými tvary se stovkami malých polygonálních tváří. Zatímco je nepochybně zábavné číst o modelech 3D, je ještě mnohem vzrušující, že je sami děláte.